Vehicule pe pernă magnetică

Introducere

Pe măsură ce lumea continuă sa crească iar orașele tind să devină din ce în ce mai aglomerate, transportul tradițional nu mai răspunde așteptărilor societății, în special în zonele suprapopulate. De-a lungul timpului, combustibilul/energia folosită pentru mișcarea trenului a fost diferită. De la cărbuni și apă pentru trenurile cu abur, la curent electric (cea mai raspândită sursă de energie pentru transportul feroviar mondial actual), la motorină (de exemplu așa numitul tren “Săgeata albastră” din România), și până la cele mai moderne trenuri, care levitează pe pernă magnetică, acestea din urmă aflându-se într-o situație identică cu cea a avioanelor la începutul secolului XX.

Tehnologia Maglev (MAGnetic LEVitation) este produsă și folosită pentru transportul de persoane, în special în Japonia (JR maglev) și Germania (Transrapid); deși există sisteme de “plutire”, propulsie și frânare ușor diferite, principiul este același: cu ajutorul unor magneți foarte puternici (fixați atât pe tren cât și pe șină) se creează câmpuri magnetice care susțin trenul în aer (levitând la aproximativ 5-10 mm deasupra șinei) și îl propulsează cu viteze foarte mari

Levitația magnetică este o metodă prin care un obiect este suspendat deasupra altui obiect fără alt ajutor în afară de câmpul magnetic. Este o tehnologie folosită pentru trenurile de mare viteză , unde acestea realizează propulsia , levitația și ghidajul prin intermediul forțelor electromagnetice sau electrodinamice create de bobine parcurse de curent. Forțele electromagnetice sunt folosite pentru a contracara efectele forței gravitaționale; de regulă ele se exerciă între o parte activă alimentată cu energie electrică și alta pasivă formată din material feromagnetic și/sau conductor nemagnetic, fiind reduse forțele de frecare.

Fig. 1 Pricipiul de bază al unui tren Maglev

Un vehicul Maglev zboară magnetic controlat la distanțe de ordinul a (1÷1,5) cm respectiv 10÷15 mm față de calea de zbor fiind propulsat de calea de ghidaj prin schimbarea

câmpului magnetic cu ajutorul electromagneților de pe șine care atrag trenul în moment ce vine și îl împing în timp ce pleacă. În momentul în care trenul ajunge în dreptul următoarei secțiuni se schimbă magnetismul astfel că trenul se deplasează mai departe. Electromagneții se deplasează pe lungimea căii de ghidaj.

Există 4 tehnologii principale maglev:

- o tehnologie care se bazează pe electromagneți adaptabili (suspensie electromagnetică sau

EMS). Exemplu: Transrapid

- o tehnologie care se bazează pe magneți supraconductori (suspensie electrodinamică sau

EDS). Exemplu: JR-Maglev.

- o tehnologie potențial mai ieftină, care folosește magneți permanenți (Inductrack).

- pe lângă acestea, mai există și suspensia magnetodinamică (MDS), recent inventată și

deocamdată puțin testată.

Fig.2 Modelul structural ai căii de ghidaj Fig.3 Cale de ghidaj de testare japoneză

Scurt istoric

Levitația magnetică este un concept care a stârnit interesul multor oameni de știință din multe țări, unul dintre aceștia fiind americanul Robert Goddard, care în 1904 a vehiculat ideea creării unei teorii prin care trenurile pot fi ridicate deasupra căii ferate cu ajutorul unor șine electromagnetice. Multe presupuneri și idei au fost formulate de-a lungul anilor dar abia în anul 1922 germanul Hermann Kemper a efectuat cercetări asupra trenurilor cu sustentație magnetică. A depus un brevet în domeniu pe 14 august 1934. Din cauza celui de-al doilea război mondial, lucrările sale au fost întrerupte.

Japonezii au continuat cercetările în anul 1962; americanii Gordon Danby și James Powell în 1968 au avut fonduri pentru cercetări de scurtă durată ; în Germania încep cercetările în anul 1973 la Technischen Universitat Braunschweig, primul tren Maglev din lume care a transportat călători fiind Transrapid 05 ( Hamburg); în 1983 se construiește o linie de metrou de 1,6 km bazată pe levitație magnetică, la Berlin. Proiectul s-a dovedit a fi un succes, însa linia a fost inchisă în 1992din lipsă de fonduri. Între anii 1984 - 1985 , în Birmingham, Anglia, a funcționat o cale ferată de acest gen care făcea legatura între aeroport si metrou; tot în 1984 a fost dată în serviciu linia de test Transrapid în Emsland, Germania.

La 12 decembrie, 1997 trenul Maglev MLX01 al Companiei Centrale de Căi Ferate din Japonia a bătut recordul mondial de viteză cu călători: 531 km/h pe linia de test Yamanashi, pentru ca în 2 decembrie 2003 acesta să-si depaseasca propriul record : 581 km/h pe aceeasi linie de test.

În 2003 a fost dată în serviciu linia Transrapid care poarta si numele companiei ce se ocupa de dezvoltarea sistemului. Desi compania dispune de o pistă de încercare în Germania realizarea comercială a companiei este linia de 30 km între centrul orașului Shanghai și aeroportul orașului.